DE102011118784A1 - Rolling profiled bending method for manufacturing variable geometry profile components in automobile sector, involves concatenating shaping modules that exhibit technical functions such as reaction force absorbing function - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Fertigungsverfahren zur Herstellung geometrievariabler Profilbauteile. Im Automobilsektor sorgen neue Kundenanforderungen, gesetzliche Rahmenbedingungen und neue Technologietrends für einen hohen Innovationsdruck, der von einem hohen globalen Kostendruck begleitet wird. So stehen vermehrt Komfort, Sicherheit, Fahrleistung, Technik und Individualität auf der einen Seite den Ansprüchen nach Wirtschaftlichkeit, Zuverlässigkeit und Umweltfreundlichkeit auf der anderen Seite gegenüber.The invention relates to a manufacturing method for producing geometrievariable profile components. In the automotive sector, new customer requirements, legal framework conditions and new technology trends are creating a high pressure to innovate, which is accompanied by high global cost pressure. On the one hand, comfort, safety, driving performance, technology and individuality on the one hand are more and more in line with the requirements for economy, reliability and environmental friendliness on the other.
Im Zuge der Elektromobilität entwickelt sich der Trend im Karosserie-Rohbau von einfachen Profilen hin zu komplexen Profilstrukturen, welche zunehmend veränderliche Geometriemerkmale aufweisen.In the course of electromobility, the trend in car body shell construction is evolving from simple profiles to complex profile structures, which have increasingly variable geometric features.
Die veränderlichen Geometriemerkmale sind Querschnittsänderungen über die Bauteillänge, Wanddickenverläufe in Quer- und Längsrichtung und variable, dreidimensionale Krümmungsverläufe entlang der Profillängsachse.The variable geometry features are cross-sectional changes over the component length, wall thickness profiles in the transverse and longitudinal direction and variable, three-dimensional curvature curves along the profile longitudinal axis.
Derartige geschlossene geometrievariable Profilbauteile werden bereits heute in mehrstufigen, sequentiellen Fertigungsprozessen wie der Innenhochdruckumformung hergestellt.Such closed geometrically variable profile components are already being produced in multi-stage, sequential manufacturing processes such as hydroforming.
Im Bereich offener Profile sind ebenfalls zur Einstellung variabler Profilgeometrien Verfahrenskombinationen aus Walzprofilier- und Biegetechnik bekannt.In the field of open profiles, process combinations of roll forming and bending technology are likewise known for setting variable profile geometries.
Stand der TechnikState of the art
Aus den Offenlegungsschriften
Aus der Patentschrift
Aus der Patentanmeldung
In der Patentanmeldung
Die aufgeführten Fertigungsverfahren für offene Profilbauteile sind allgemein dadurch gekennzeichnet, dass die Biegeoperation stets der Walzprofilieroperation nachgeschaltet ist. Demnach wird ein konstanter Profilquerschnitt weiter umgeformt.The listed production methods for open profile components are generally characterized in that the bending operation is always followed by the roll forming operation. Accordingly, a constant profile cross section is further transformed.
Nachteil dieser Verfahrensanordnungen ist, dass die Bauteile zwar eine variable Längsgeometrie aber keinen variablen Querschnitt aufweisen und damit die heutigen und zukünftigen Anforderungen an die Merkmale für geometrieveränderliche Profilbauteile nicht erfüllen.Disadvantage of these method arrangements is that the components have a variable longitudinal geometry but no variable cross-section and thus do not meet the present and future requirements for the features for geometry-variable profile components.
Aufgabenstellungtask
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Fertigungsverfahren bereitzustellen, welches offene, geometrieveränderliche Profilbauteile herstellt, indem es über die Bauteillänge veränderliche Längsgeometrien (Biegung, Krümmung) als auch veränderliche Querschnittsgeometrien (Profilquerschnitt) erzeugt.The object of the invention is to provide a production method which produces open, geometry-variable profile components by producing variable longitudinal geometries (bending, curvature) as well as variable cross-sectional geometries (profile cross section) over the component length.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein modulares Walzprofilierbiegeverfahren gelöst.This object is achieved by a modular Rollzprofilierbiegeverfahren.
Der Erfindungsgegenstand sieht hierzu ein Aufbrechen der bisherigen sequentiellen Verfahrensanordnung des Walzprofilierens derart vor, dass nach jeder querschnittsverändernden Umformoperation eine Biegestation integriert wird.For this purpose, the subject matter of the invention provides for a break-up of the previous sequential method arrangement of roll profiling in such a way that a bending station is integrated after each cross-section-changing forming operation.
Diese integrale Kombination aus querschnittsbildender Umformstufe und Biegestufe ist derart aufgebaut, dass ein uniformes, modulares Umform-Modul entsteht, welches durch Verkettung mehrerer Module das Walzprofilierbiegeverfahren bildet.This integral combination of cross-section forming stage and bending stage is constructed such that a uniform, modular forming module is formed, which forms the roll profiling bending process by linking several modules.
Ein Vorteil gegenüber den bisherigen Fertigungsverfahren liegt in der Herstellung von offenen Profilbauteilen mit veränderlichen Quer- und Längsgeometrien. Des Weiteren handelt sich es beim Walzprofilierbiegen um ein modulares und damit sehr flexibles Fertigungskonzept, bei dem die Bauteilgeometrie zum größten Teil durch einstellbare Prozessparameter generiert werden kann.An advantage over the previous manufacturing methods lies in the production of open profile components with variable transverse and longitudinal geometries. Furthermore, rollforming bending is a modular and therefore very flexible production concept, in which the component geometry can be largely generated by adjustable process parameters.
Weitere Vorteile ergeben sich aus Nutzung des breiten Wissenstands sowohl in der Walzprofilier- als auch in der Biegetechnik, wie inline Schweiß-, Bördel-, Stanz-, Crimp- Loch-, oder Besäumoperationen und dem Einsatz einer hohen Werkstoffvielfalt von höchstfesten Stählen über Aluminium bis hin zu faserverstärkten Thermoplasten.Further advantages result from the use of the broad knowledge in both the roll forming and in the bending technology, such as inline welding, flanging, stamping, crimping, or Trimming operations and the use of a wide range of materials, from ultra-high-strength steels to aluminum and fiber-reinforced thermoplastics.
Dabei zeigen:Showing:
Das Walzprofilierbiege-Modul in
Für das Biegen eines Profils (
Demnach ist ein Walzprofilierbiege-Modul durch mindestens drei Operationsstufen OP1 (
Dafür ist es erforderlich, dass die in Profilvorschubrichtung erste und zweite OP mindestens rotatorisch um die Z Achse gelagert sind. Des Weiteren weist die letzte OP mindestens einen translatorischen Freiheitsgrad auf. Dabei steigt mit zunehmender Anzahl der Freiheitsgrade je OP die Geometriekomplexität des Profilbauteils an.For this it is necessary for the first and second OPs to be mounted in the profile feed direction at least rotationally about the Z axis. Furthermore, the last OP has at least one translatory degree of freedom. The geometry complexity of the profile component increases with increasing number of degrees of freedom per OP.
Ausführungsbeispieleembodiments
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen von Walzprofilierbiegmodulen zeigen
Diese Möglichkeit bietet hingegen das Modul aus
Da bei einer hohen Bandzugspannung das Profil im Biegeradius einfällt, kann eine weitere Rolle (
Neben den rollenbasierenden Werkzeugkonzepten können die technischen Funktionen „Profil stützen”, „Profilquerschnitt erzeugen” oder „Profil Biegen” auch durch andere Lösungsmechanismen realisiert werden. So kann eine Gleitziehmatrize sowohl die Funktion „Profil stützen”, „Profilquerschnitt erzeugen” als auch „Profil biegen” erfüllen. Des Weiteren könnte ein Stempelwerkzeug die technischen Funktionen „Profil stützen”, und „Profil biegen” umsetzen.In addition to the role-based tool concepts, the technical functions "supporting the profile", "creating the profile cross-section" or "profile bending" can also be realized by other solution mechanisms. Thus, a slidable die can fulfill both the function "support profile", "create profile cross section" and "bend profile". Furthermore, a stamping tool could implement the technical functions "support profile", and "bend profile".
Das WPB-Modul in
Ausführungsbeispieleembodiments
Auf dieser Basis aufbauend zeigen die
Der konstruktive Aufbau des WPB-Moduls in
Das Modul in
Eine Prinzipdarstellung einer Walzprofilierbiegeanlage mit hintereinander geschalteten WPB-Modulen zeigt beispielhaft
Der Längsgeometrieverlauf des Profils weist dabei zwei gegenläufig räumliche Biegeradien auf, die in einen geraden Profilbereich übergehen. Der Verlauf der Quergeometrie weist je nach Auslegung der Profilieroperationsstufen drei oder mehrere Querschnittsformen und entsprechende Übergangsbereiche auf.The longitudinal geometry of the profile has two opposite spatial bending radii, which merge into a straight profile area. Depending on the design of the profiling operation stages, the course of the transverse geometry has three or more cross-sectional shapes and corresponding transition regions.
Ausführungsbeispielembodiment
In einer weiteren beispielhaften aber nicht abschließenden Ausgestaltung für offene geometrieveränderliche Profilbauteile zeigt
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der beschriebenen Verfahrenserfindung ist ein mult-section Profilbauteil in
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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